JP2019095107A - 室内循環式空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギーで、先行技術よりも一層、効果的に室内空気の温度、湿度等を均一化することができ、さらに天井面の外観をスッキリさせることができる室内循環式空調システムを提供する。【解決手段】室の天井に埋め込まれ、室内空気を吸引する吸入口と、前記吸入口と連結し、吸引された室内空気であるリターン空気が流れるリターン管と、前記リターン管に連通し、前記リターン空気と空調空気が混合され混合空気となる場所であるミキシング管と、前記空調空気を調整し、前記ミキシング管に注入する空調機と、前記ミキシング管に連通し、混合空気が流れる供給管と、前記供給管に連結するとともに前記天井に埋め込まれ、前記混合空気を室内に送風空気として吐出する吹出口と、前記吸入口から前記室内空気を吸引させ、前記吹出口から前記送風空気を吐出させる空気の流れを形成する送風機とからなる室内循環式空調システムの構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、省エネルギーで、かつ効果的に、室内空気の温度、湿度等を均一化することができる室内循環式空調システムに関する。

発明者は、省エネルギーでかつ効果的に室内温度の均一化を図ることができる室内循環式空調システムとして、特許文献１、２の技術を開発している。

特許文献１の技術は、「省エネルギーでかつ効果的に室内温度の均一化を図ることができる空調吹出口及びそれを利用した省エネ空調システムであって、
天井埋設式で空調空気の吹出口を複数備える業務用空調機の分岐ダクトに連設するとともに室内側が開口した枠体と、前記枠体に連設するとともに天井材に固定され上下が開口したる第一筒体と、前記枠体及び第一筒体との間にスペースを確保して前記第一筒体に連設し前記枠体側及び室内側に開口を備える第二筒体と、前記第二筒体内に連設し吹き出される風の向き調節するガイドと、前記第二筒体内の上部に固定されるファンモータと、からなり、前記ファンモータを回転させることで、前記スペースから室内の空気を吸引し、前記空調空気と室内の還空気を前記ファンモータで混合し、前記第二筒体の室内側の開口及び前記ガイドの吹出口から混合空気として吹き出し、室内温度を均一化する空調吹出口」というものである。

特許文献２の技術は、「省エネルギーでかつ効果的に室内温度の均一化を図ることができる空調吹出口及びそれを利用した省エネ空調システムであって、
天井材に穿設した穴に嵌められフランジが天井材に当接するとともに空調機の空調空気の吐出口にダクトを介して接続され室内側が開口した枠体と、天井裏の木軸間に渡されたダクターと一端がダクターに固定され他端が枠体の天板の貫通孔に係止し枠体を天井材に固定する棒と棒に介在する防振ゴムとでなる吊し具と、枠体内に係止されるとともに開口を備えるカバーと、カバー内に収納されファンモータで回転するフィンを備える送風機とからなり、枠体とカバーとの係止手段を、枠体内の二側面に突設された棒と、カバー外周の二側面に連設された爪とからなる係止手段とし、爪を棒に係止して送風機を収納したカバーを枠体に係止し、フィンと枠体及び枠体とカバーとの間にスペースを備えた空調吹出口」というものである。

しかしながら、特許文献１、２では、天井に枡状の吹き出し口が点在し、扇風機の羽根が見え、室内コーディネート、デザイン性において問題であった。また、吹出口が点在するため、稼働させる吹出口の数、位置によっては室内の空気の流れが乱れ、適切に空気の吸入、混合が行われず、スムーズな室内空気の均一化ができない場合があった。

実用新案登録第３１７６５００号公報 特開 ２０１４−０３１９１１号公報

そこで、本出願では、省エネルギーで、先行技術よりも一層、効果的に室内空気の温度、湿度等を均一化することができ、さらに天井面の外観をスッキリさせることができる室内循環式空調システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、
（１）
室の天井に埋め込まれ、室内空気を吸引する吸入口と、
前記吸入口と連結し、吸引された室内空気であるリターン空気が流れるリターン管と、
前記リターン管に連通し、前記リターン空気と空調空気が混合され混合空気となる場所であるミキシング管と、
前記空調空気を調整し、前記ミキシング管に注入する空調機と、
前記ミキシング管に連通し、混合空気が流れる供給管と、
前記供給管に連結するとともに前記天井に埋め込まれ、前記混合空気を室内に送風空気として吐出する吹出口と、
前記吸引口から前記室内空気を吸引させ、前記吹出口から前記送風空気を吐出させる空気の流れを形成する送風機と、
とからなることを特徴とする室内循環式空調システム。
（２）
前記リターン配管、前記ミキシング管、前記空調機及び前記供給管が天井裏に配置されることを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（３）前記吸入口と前記吹出口が、前記天井の対向する辺側にそれぞれ離隔して位置することを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（４）
前記リターン管と前記ミキシング管との間に、前記リターン空気を吸引し、前記ミキシング管に送り出す第一送風機を備えたことを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（５）
前記ミキシング管と前記供給管との間に、前記混合空気を吸引し、前記供給管に送り出す第二送風機を備えたことを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（６）
前記吸入口が線状吸入口で、前記吹出口が線状吹出口であることを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（７）
前記吸入口が複数で、前記リターン空気の流量に応じて、段階的に前記リターン管の径が太く、前記吹出口が複数で、前記混合空気の流量に応じて、段階的に前記供給管の径が細いことを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（８）前記ミキシング管の複数箇所に前記空調空気の注入箇所を設け、前記注入箇所の下流にファンを備えることを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（９）
前記空調機は、前記室内を冷房する場合に、
前記空調空気を、前記注入箇所の露点温度以上の温度となるように供給することを特徴とする（８）に記載の室内循環式空調システム。
の構成とした。

本発明は、以上の構成であるため、省エネルギーで、先行技術よりも一層、効果的に室内空気の温度、湿度等を均一化することができるとともに、天井面の外観をスッキリさせることができる室内循環式空調システムを提供することができる。

本発明は、天井裏に本発明の各構成設備を収納することができるスペースを備えた、各種工場、オフィス、店舗、住宅等の建物の室内循環式空調システムとして利用することができる。

本発明の実施形態の一例である室内循環式空調システムを設置した室、側面からの透視略図である。 本発明の実施形態の一例である室内循環式空調システムを設置した天井を見上げたときの透視概略図である。

以下、図面に基づき本発明について詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

図１、２に示すように、本発明の実施形態の一例である室内循環式空調システム１は、複数の吸入口２と、リターン管３と、第一送風機４と、ミキシング管５と、第一空調機６と、第二空調機７と、第二送風機８と、供給管９と、複数の吹出口１０とからなり、それら構成は室３０の天井裏３０ｃに配置される。なお、第一空調機６及び第二空調機７の室外機は室３０の外に設置される（図示省略）。

そして、室内循環式空調システム１の稼働によって、室内空気３０ｂを吸引し、温調して送風空気１０ａとして室３０に戻し、室内空気３０ｂの一方向の空気の流れを形成し、室３０及び当該システム１内を循環させながら、省エネルギーで、効果的に室内温度の均一化を図ることができる。加えて、当該システム１では天井３０ａの外観をスッキリさせることができる。

室内循環式空調システム１のオンオフ、第一空調機６、第二空調機７の手動温度調節、第一送風機４及び第二送風機８のオンオフ等を制御するコントローラ１ａは、室３０の壁３０ｅに設けてある。また、吹出口１０の温度を設定し、各空調機の温度設定を自動調節してもよい。

特に、室３０を冷房するとき、各空調機の温度を自動調整する際には、空調空気６ｅ、７ｅを注入箇所の露点温度以上の温度となるように注入することが望ましい。その場合、注入箇所の露点温度を把握するため、必要な箇所に、必要な湿度計、温度計などの種センサ、さらに露点温度計算、各空調機の温度設定のための演算装置、ソフトウェアを備える。

なお、ここに示した実証試験用の室３０は、縦５．４ｍ×横７．４ｍ（図１，２の長手方向）、高さ２．７ｍ（床３０ｄから天井３０ａまでの距離、図１縦）、容積約１０８ｍ^３であった。そして、天井３０ａの上方には天井裏３０ｃを、壁３０ｅに設けた人の出入口には開閉可能なドア３０ｆを備える。

また、実証試験に用いた、第一空調機は３馬力、第二空調機は３馬力、第一送風機４は定格出力２８０Ｗ（１４−５５ｍ^３／分）、第二送風機８は定格出力３５０Ｗ（２６−７８０ｍ^３／分）の性能のものであった。各管の内径は、図２中に管近傍にφ数字（単位ｍｍ）で示した。

吸入口２は、室３０の天井３０ａに埋め込まれ、第一、第二送風機４、８の作用により、室内空気３０ｂを吸引し、吸引された室内空気３０ｂはリターン管３へ流れる。ここでは、３台の吸入口２を備える。線状の吸引口とすることで、天井３０ａをスッキリさせることができる。

なお、ここでは、吸入口２と吹出口１０は同じ構造である。 図１、２に示すように、吸入口２と吹出口１０は、天井３０ａの対向する辺側にそれぞれ離隔して位置する。それにより、図１に一点鎖線矢印で示した対流が形成され、室内空気がスムーズに対流して、室内空気の温度、湿度等を効果的に均一化する。

リターン管３は、各吸入口２と接続する連結管３ｂと、連結管３ｂが接続する本管３ａとからなり、吸引された室内空気３０ｂをリターン空気３ｃとして、第一、第二送風機４、８の作用によりミキシング管に流す。本管３ａは、リターン空気３ｃの流量に応じて、段階的に径を太くなる。多段階に管径を還ることで、コストを抑え、管内圧を安定化させ、安定的な流れを確保するために望ましい。

第一送風機４は、ここでは、リターン管３とミキシング管５との間に設けられ、リターン空気３ｃを吸引し、ミキシング管５に送り出す。第一送風機４は、吸入口２から室内空気３０ｂを吸引させ、吹出口１０から送風空気１０ａを吐出させる空気の流れを形成するものである。それらの出力、設置場所は、空気の吸引量、吐出量、圧力等、設置場所毎に、適宜最適化される。複数台に分散しても、一台で集約してもよい。本発明では、第二送風機８と二台を用いた。

ミキシング管５は、第一送風機４を介してリターン管３に連通し、リターン空気３ｃと空調空気６ｅ、７ｅが混合され、混合空気５ｂとなる場所で、ここでは同径の管としたが、形状はとくに限定されるものではない。

また、ミキシング管５は、複数箇所に空調空気６ｅ、７ｅの注入箇所が設けられ、ミキシング管５の内部には、空調空気６ｅ、７ｅの注入箇所の下流にファン５ａを備える。ファン５ａは、注入された空調空気６ｅ、７ｅを含む混合空気５ｂを注入箇所の直下で十分に攪拌、混合するために設けてある。

第一空調機６は、ここでは天井ビルトイン方式で室内空気元に空調空気６ｅを生成する本体６ａと、本体６ａとミキシング管５に接続し、内部に空調空気６ｅを流す第一連結管６ｂ及び第二連結管６ｃからなり、室内空気３０ｂを吸引して、所定の温度に制御された空調空気６ｅをミキシング管５の注入箇所に注入する。

ここでは、連結管は、二本としたが、三本などとしてもよい。ミキシング管５の容量、流量、制御温度により、適宜最適化する。連結管が複数本であれば、冷却時の結露を抑制しながら、冷却温度を低く設定することができる。第二空調機７についても同様である。

第二空調機７は、ここでは四方向天井カセット方式で室内空気元に空調空気７ｅを生成する本体７ａと、本体７ａとミキシング管５に接続し、内部に空調空気７ｅを流す第一連結管７ｂ及び第二連結管７ｃからなり、室内空気３０ｂを吸引して、所定の温度に制御された空調空気７ｅをミキシング管５の空調空気６ｅより下流の注入箇所に注入する。

ここでは、空調機を二台用いたが、それらの馬力、設置場所は、リターン空気３ｃの処理量、流量、圧力等により、設置場所毎に、適宜最適化される。複数台に分散しても、一台で集約してもよい。

第二送風機８は、ここでは、ミキシング管５と供給管９との間に設けられ、混合空気５ｂを吸引し、供給管９に送り出す。第一送風機４と協同して、吸入口２から室内空気３０ｂを吸引させ、吹出口１０から送風空気１０ａを吐出させる空気の流れを形成する。

供給管９は、第二送風機８を介してミキシング管５に連通し、混合空気５ｂが流れる本管９ａと、本管９ａから分岐し吹出口１０に接続する連結管９ｂとからなる。本管９ａは、リターン管３の本管３ａと同様の理由により、混合空気９ｃの流量に応じて、径を変更している、すなわち、末端にいくほど段階的に径が細くなっている。

吹出口１０は、供給管９に連結するとともに、上述の通り、ここでは、吸入口２と同じ形状で、室３０の天井３０ａと壁３０ｅとで形成される辺付近の天井３０ａに、吸入口２と対向、隔離されて埋め込み、設置される。そして、混合空気９ｃを室内に送風空気１０ａとして吐出する。

１ 室内循環式空調システム
１ａ コントローラ
２ 吸入口
３ リターン管
３ａ 本管
３ｂ 連結管
３ｃ リターン空気
４ 第一送風機
５ ミキシング管
５ａ ファン
５ｂ 混合空気
６ 第一空調機
６ａ 本体
６ｂ 第一連結管
６ｃ 第二連結管
６ｅ 空調空気
７ 第二空調機
７ａ 本体
７ｂ 第一連結管
７ｃ 第二連結管
７ｅ 空調空気
８ 第二送風機
９ 供給管
９ａ 本管
９ｂ 連結管
９ｃ 混合空気
１０ 吹出口
１０ａ 送風空気
３０ 室
３０ａ 天井
３０ｂ 室内空気
３０ｃ 天井裏
３０ｄ 床
３０ｆ ドア
３０ｅ 壁

本発明は、上記課題を解決するため、
（１）
室の天井に埋め込まれ、室内空気を吸引する吸入口と、
前記吸入口と連結し、吸引された室内空気であるリターン空気が流れるリターン管と、
前記リターン管に連通し、前記リターン空気と空調空気が混合され混合空気となる場所であるミキシング管と、
前記空調空気を調整し、前記ミキシング管に注入する空調機と、
前記ミキシング管に連通し、混合空気が流れる供給管と、
前記供給管に連結するとともに前記天井に埋め込まれ、前記混合空気を室内に送風空気として吐出する吹出口と、
前記吸入口から前記室内空気を吸引させ、前記吹出口から前記送風空気を吐出させる空気の流れを形成する送風機と、
とからなることを特徴とする室内循環式空調システム。
（２）
前記リターン管、前記ミキシング管、前記空調機及び前記供給管が天井裏に配置されることを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（３）前記吸入口と前記吹出口が、前記天井の対向する辺側にそれぞれ離隔して位置することを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（４）
前記リターン管と前記ミキシング管との間に、前記リターン空気を吸引し、前記ミキシング管に送り出す第一送風機を備えたことを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（５）
前記ミキシング管と前記供給管との間に、前記混合空気を吸引し、前記供給管に送り出す第二送風機を備えたことを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（６）
前記吸入口が線状吸入口で、前記吹出口が線状吹出口であることを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（７）
前記吸入口が複数で、前記リターン空気の流量に応じて、段階的に前記リターン管の径が太く、前記吹出口が複数で、前記混合空気の流量に応じて、段階的に前記供給管の径が細いことを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（８）前記ミキシング管の複数箇所に前記空調空気の注入箇所を設け、前記注入箇所の下流にファンを備えることを特徴とする（１）に記載の室内循環式空調システム。
（９）
前記空調機は、前記室内を冷房する場合に、
前記空調空気を、前記ミキシング管における前記空調空気の注入箇所の露点温度以上の温度となるように供給することを特徴とする（８）に記載の室内循環式空調システム。
の構成とした。

吸入口２は、室３０の天井３０ａに埋め込まれ、第一、第二送風機４、８の作用により、室内空気３０ｂを吸引し、吸引された室内空気３０ｂはリターン管３へ流れる。ここでは、３台の吸入口２を備える。線状の吸入口とすることで、天井３０ａをスッキリさせることができる。

Claims (5)

1. 室の天井に埋め込まれ、室内空気を吸引する吸入口と、
   前記吸入口と連結し、吸引された室内空気であるリターン空気が流れるリターン管と、
   前記リターン管に連通し、前記リターン空気と空調空気が混合され混合空気となる場所であるミキシング管と、
   前記空調空気を調整し、前記ミキシング管に注入する空調機と、
   前記ミキシング管に連通し、混合空気が流れる供給管と、
   前記供給管に連結するとともに前記天井に埋め込まれ、前記混合空気を室内に送風空気として吐出する吹出口と、
   前記吸引口から前記室内空気を吸引させ、前記吹出口から前記送風空気を吐出させる空気の流れを形成する送風機と、
   とからなることを特徴とする室内循環式空調システム。
2. 前記リターン配管、前記ミキシング管、前記空調機及び前記供給管が天井裏に配置されることを特徴とする請求項１に記載の室内循環式空調システム。
3. 前記吸入口と前記吹出口が、前記天井の対向する辺側にそれぞれ離隔して位置することを特徴とする請求項１に記載の室内循環式空調システム。
4. 前記吸入口が線状吸入口で、前記吹出口が線状吹出口であることを特徴とする請求項１に記載の室内循環式空調システム。
5. 前記吸入口が複数で、前記リターン空気の流量に応じて段階的に前記リターン管の径が太く、
   前記吹出口が複数で、前記混合空気の流量に応じて段階的に前記供給管の径が細く、
   前記空調機は、前記室内を冷房する場合に、
   前記空調空気を前記注入箇所の露点温度以上の温度となるように供給することを特徴とする請求項１に記載の室内循環式空調システム。

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